2023学年完整公开课版谷氨酸

子情境：谷氨酸发酵过程控制谷氨酸的性质中文名称：谷氨酸

英文名称：glutamicacid

其它名称：L-2-Aminoglutaricacid,H-Glu-OH,L-glutamicacid,L(+)-glutamicacid,H-L-Glu-OH,S-2-Aminopentanedioicacid

分子式：C5H9NO4

分子量：147.13076

CASRN：56-86-0

熔点：205℃

谷氨酸主要用途

食品工业：谷氨酸钠俗称味精，是重要的鲜味剂，对香味具有增强作用谷氨酸主要用途

日用化妆品：谷氨酸作为营养药物可用于皮肤和毛发

医药行业：谷氨酸作有较高的营养价值，医学上主要用于治疗肝性昏迷，还用于改善儿童智力发育。

农业：谷氨酸，可制成柑桔增甜剂；还可作为微肥的载体，在氮磷钾基本满足的条件下，作为叶面喷洒的微肥具有投入少、效益高等特点。谷氨酸生产水平与市场分析生产水平谷氨酸棒状杆菌-生物素敏感型高产菌株：采用生物素亚适量工艺，发酵32h，产酸达140g/L以上，糖酸转化率达62%以上，国内同类研究的领先水平。谷氨酸棒状杆菌-谷氨酸温度敏感型突变株：在最佳发酵条件下，发酵24h，产酸达到160g/L，糖酸转化率达72%，国际同类研究的先进水平。市场分析我国味精工业的产量稳居世界第一位，2007年全国味精产量达190万吨。味精工厂的味精平均销售价格为7,800元/吨，成本为7,000元/吨。按照上述产量计算，我国味精工业中纯味精的总产值约150亿元，加上相当于上述总值30%的副产品（主要是饲料蛋白、化肥、液态肥料）的产出，我国味精工业年生产总值约为200亿元人民币。

谷氨酸的代谢通路、关键酶

关键酶：α-酮戊二酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶课程项目项目一：发酵条件的控制项目二：生物量的测定项目三：还原糖的测定项目四：谷氨酸的测定项目五：生物素的测定项目一：发酵条件的控制影响谷氨酸积累的主要因素

pH

泡沫

氮源

生物素

溶氧

发酵过程控制温度碳源影响谷氨酸积累的主要因素

温度电极的校正1通过发酵控制软件调节发酵温度

2绘制发酵过程中温度变化曲线

3任务一：专业技能谷氨酸发酵过程控制谷氨酸发酵过程控制任务二：发酵液pH的控制pH电极的校正

1通过发酵控制软件调节发酵液的pH

2绘制发酵过程中pH变化曲线

3谷氨酸发酵过程控制溶氧电极的校正

1通过调节搅拌转速控制溶氧

2通过调节通气量控制溶氧

3任务三：发酵液中溶解氧的控制通过调节罐压控制溶氧

4任务四：无菌取样无菌取样操作

1处理染菌的措施

2谷氨酸发酵过程控制pH、温度、泡沫、溶氧影响发酵原因pH温度泡沫溶氧影响产物生成速度影响发酵液性质影响产物种类影响产物特性降低生产能力引起原料浪费影响菌的呼吸引起染菌氧是微生物体内的一系列经细胞色素氧化酶催化产能反应的最终电子受体，也是合成某些代谢产物的基质。影响因素多影响酶的活性，影响细胞膜的通透性，影响营养物质的吸收和代谢产物的排泄；影响培养基中某些组分的解离影响谷氨酸积累的主要因素氮源：碳氮比一般控制在100：15-30。国内谷氨酸发酵糖浓度为125-150g/L，但一般采用流加糖工艺。随着生物素添加量的不断增加，发酵产酸先增大后减小。碳源氮源生物素影响谷氨酸积累的主要因素典型好氧发酵

中后期pH7.0~7.6一般采用植物油消泡泡沫影响发酵严重染菌溶氧pH温度泡沫

发酵罐控制软件操作系统

打开总电源启动计算机─>计算机进入Windows─>按任务条上的“开始”按钮─>程序─>发酵罐控制系统─>tophawkm进入软件。本软件有总貌图和分罐图两个主要画面。

发酵罐控制软件操作系统

发酵罐控制软件操作系统

在参数设定中可以设定谷氨酸发酵所需要的温度、pH、消泡、溶氧、转速等控制。项目二：生物量的测定采用分光光度计测菌体浊度。方法：吸取样品菌液，用蒸馏水稀释一定倍数，以蒸馏水作为空白对照，采用752分光光度计于1cm光程测定OD620nm.要求：熟练掌握分光光度计的使用。项目三：还原糖的测定1.3，5－二硝基水杨酸比色2.生物传感器法要求：还原糖的标准曲线的制作分光光度计的使用生物传感器的使用哪种方法更简便，理由？项目四：谷氨酸的测定测OD值计算谷氨酸浓度：步骤：取样品液1mL，加入pH5.4，2mol/L醋酸缓冲液1mL和茚三酮显色液1mL，混匀后于100℃沸水浴中加热15min，自来水冷却。放置5min后，加3mL60％乙醇稀释，摇匀后测定OD570nm（生成的颜色在60min内稳定）。将样品测定的OD570nm与标准曲线对照，可确定样品中氨基酸含量。

项目五：生物素的测定1.生物素添加的原因：生物素亚适量时，菌体代谢失调,细胞膜通透性增强,细胞内的谷氨酸能及时排出,有利于谷氨酸的积累。2.生物素测定的条件：采用高效液相色谱法测定发酵液中生物素的含量。色谱柱为SymmetryC18,流动相为V(甲醇):V(pH2.5磷酸缓冲溶液)=14:86,检测波长为210nm,柱温为35℃。知识拓展：思考：

采取何种方法可以改善谷氨酸的生产菌种来提高谷氨酸产量？

如何测量发酵液中氮的含量？补氮的措施应是如何？

如果是测量糖化酶发酵过程中的生物量，应该用哪种方法？